Валентин Тодоров, Красимира Франгова

web | web | Културно наследство...

Състоянието на всяка една културна ценност в конкретен момент, който може да бъде взет за отправна точка, е важна основа за изграждането на по-нататъшна стратегия за консервация, реставрация, поддържане, мониторинг, ползване и пр. За да може да се прецени обаче какво точно е това състояние, е необходимо да се проведат редица изследвания - обективни и точни, отразяващи получената информация по възможност кратко и без излишни детайли. За целта се ползват различни интердисциплинарни методи, чиито методологии могат да са деструктивни или недеструктивни.

Картиране

Камъкът е традиционен материал, използван от дълбока древност за градежи, имащи различна цел - жилищни, култови, укрепителни и др. Ето защо голяма част от световното културно наследство, припознато като такова, е изградено от този материал. Познаването му - неговата природа, свойства и начин на деструкция, е от голяма значимост за опазването на безценни паметници от миналото.

Изучаването на повърхността, особено при архитектурни паметници или при скални масиви с нанесена по тях декорация (релефна, рисувана и пр.), е важна част от първоначалните проучвания. Проявата на дадени повърхностни ефекти може да е свързана със значителни структурни проблеми, които често пъти не са видими. За улесняване на работата са въведени различни системи за графично кодиране на информацията. Това е тъй нареченият процес на картиране на разрушителните процеси, който може да улесни работата по разбиране на основните проблемни зони, определяне на приоритетите за работа и пр.

Състояние на проучванията

Едни от пионерите в областта на картирането на разрушителните процеси при архитектурни паметници от камък са Fitzner, Heinrichs и Kownatzki, които разработват своята система в разстояние на няколко години. В разработките си (самостоятелни на Fitzner или в съавторство с Heinrichs и Kownatzki) те описват това, което са нарекли феноменологично записване на разрушителните процеси на каменната повърхност. Проучванията се правят на базата на два вида полево и един вид лабораторно проучване. На място се фотографират доминиращите форми на разрушения и се прави карта на тяхното разпространение, докато в лабораторни условия се прави анализ на взетите скални проби (Ball, Young 2000: 134-147).

През последните години от различни институции и (донякъде) с различни отправни точки се разработват редица системи за графично кодиране на разрушителните процеси предимно на архитектурни паметници или паметници, изработени от камък. Целта е създаване на единна система за маркиране, чрез която да се улесни трансферът на информация на различни нива - от институционално до международно. Това са разработките на Weathering Research Group (Queen's University Belfast) - Glossary of Stone Decay Features (Glossary 2008), UNI-Normal Comission (комисия към Министерството на спорта и културното наследство на Италия) и не на последно място разработката на Getty Conservation Institute (USA) и Israel Antiquities Authority (Israel) за картиране на подови мозайки (Mosaics 2003). Съществуват, разбира се, и други системи, но те повече или по-малко се доближават до вече посочените.

Общото в посочените системи е идентифицирането на едни и същи форми на разрушаване, които за съжаление обаче не винаги са обозначавани с един и същи термин. Поради различието в поставените цели и степента на детайлност всяка система е различна. От там се получават и други разминавания, тъй като един и същи феномен понякога се разпознава като основен, който от своя страна има поднива, а друг път - самият той е подниво на друг феномен. Положителното все пак е, че независимо от терминологичните разлики, съдържанието се запазва идентично. Предизвикана от това разнообразие реакция е опитът за обединяване на различните "речници" в един. Последният е още в процес на разработване. Той стъпва на посочените по-горе речници, като дава дефиницията, посочена от всеки един от тях (т.е. съпоставя различните виждания) и извежда един термин, валиден за дадения феномен. Дефинициите са обогатени от съпоставянето на четирите базисни публикации, но са кратки и точни. Дава се и единен графичен израз (Pedeli 2006). Завършването на подобно начинание и още повече - популяризирането му сред специалистите, работещи в областта на опазването на културното наследство, несъмнено би било от огромна полза, още повече ако бъде включено в образователните програми на съответните висши училища. За студентите от НХА - специалност "Реставрация" се предвижда това да стане от учебната 2008-2009 г.

Методология

За целите на проучването на скалния релеф Мадарски конник, е използвана системата, развита от Fitzner, първоначално за целите на проучването на разрушителните процеси и тяхната изява върху фасадите в Петра, Йордания (в съавторство с Heinrichs) (Heinrichs, Fitzner 1999: 321-351; Fitzner, Heinrichs 1994: 663-671), а в последствие и като единна система за картиране на разрушителни процеси върху архитектурни паметници (в съавторство с Kownatzki). В началния си вид системата обхваща 17 групи форми на разрушение. В зависимост от характеристиките и интензитета им, тези групи се подразделят и в крайния си вид дават общо 65 категории. За всяка категория е посочен и код - графичен символ. Получените карти на състоянието на някои паметници в Петра са изключително детайлни и точни.

На по-късен етап, заедно с Kownatzki, Fitzner доразвива системата, като вече включва и цвят в кодирането на разрушителните процеси. Системата обхваща както ефекти, засягащи само повърхността на паметника (петна, биологична патина и др.), така и проблеми на структурно ниво, оказващи влияние и върху целостта и устойчивостта на обекта (различни по дебелина и размер люпежи, пукнатини и др.). Освен детайлното систематизиране на групите и подгрупите разрушителни процеси (Fitzner, Kownatzki 1991: 25-40) и тяхната изява (включително и като интензитет), разработката предлага и единна система на графично обозначаване - с цвят и символи (използваните цветове са стандартизирани според цветната скала на Stabilo) (фиг. 1).

Подобен детайлен подход е подходящ за заснемане на малки по мащаб обекти, тъй като отнема доста време, което не винаги може да бъде отделено. Това е породило търсения по посока улесняване и ускоряване на процеса на картиране за случаите, в които се налага да се направи проучване на голям брой архитектурни паметници. Разработката е на Ball и Young (Ball, Young 2000: 134-147). Те изключват до голяма степен подробностите, като се отказват от проучването "камък-по-камък", предложено от Fitzner, а се спират на по-генерализиран подход. Авторите подчертават ценността на своя метод при работа в градски условия, в които не винаги е възможно продължителна работа на терен.

Фиг. 1. Freiburger Münster. Част от северната фасада. Представяне на състоянието
© по Fitzner, B., Kownatzki, R. 1991

Необходимостта от лесен достъп до информацията, получена от картирането, както и лесната й обмяна, е довела до необходимостта от дигитализиране на процеса. Тази нужда е залегнала в основата на развиването на софтуерни продукти за картиране, от типа на Metigo MAP на фирмата fokus GmbH, Германия.

Приложение

Консервационните дейности на Мадарския конник през 2007 година включваха и картиране на проблемните зони (фиг. 2). Като основа за работа бе възприета системата на Fitzner/Kownatzki. Бяха изготвени няколко графични карти - с по-малък мащаб, обхващащи зоните около релефа, както и по-детайлни на участъците от самия релеф. Разработването на тези цветни карти е от значимост за проучванията на Мадарския конник, тъй като, от една страна, документират актуалното състояние на обекта, а от друга - могат да послужат като база за сравнение и мониторинг.

Фиг. 2. Момент от картирането на проблемните зони на Мадарския конник, 2007 г.
© Фотография: проф. д-р инж. В. Тодоров

Цветните карти са изработени върху паус с подложка-фотография на всеки от участъците (фиг. 3, 4, 5). Фотографирането е направено след предварително разграфяване на релефа на еднакви по размер участъци с квадратна форма. Точките, обуславящи ъглите на всеки участък, са маркирани с цел да може дигитално да се коригира изкривяването при заснемането, също както и да се подпомогне уеднаквяването на мащабите при дигиталното монтиране на отделните карти.

Фиг. 3. Първоначални карти - горната половина на скалния релеф
© Фотография: гл. ас. д-р Красимира Франгова

Фиг. 4. Първоначални карти - долна половина на релефа
© Фотография: гл. ас. д-р Красимира Франгова

Фиг. 5. Първоначални карти - детайл около опашката на коня
© Фотография: гл. ас. д-р Красимира Франгова

В съответствие с избраната методология повърхността на релефа бе детайлно изучена, бяха определени основните форми на разрушение, както и интензитетът, разпространението и подформите им. Предстои изработените цветни карти да бъдат дигитално обработени с картиращ софтуер.

Устойчивост на скалите

Измерването на стабилността на камъка е от основно значение за стабилността на обектите, независимо дали става дума за градеж, скулптура или скален релеф. Устойчивостта им на пробиване чрез поддържане на равномерен натиск може да послужи като добра отправна точка за преценка на състоянието на материала. Пръв за тази възможност се досеща Hirschwald, който конструира и първата машина за изпитания още през 1908 г. Целта му е да измери най-слабата точка на материала, която определя неговото разрушаване, както и да съпостави устойчивостта на сухата и мократа материя, т.е. да се изчисли т.нар. коефициент на размекване. Последният се калкулира на базата на отношението на оборотите на конструирания от Hirschwald апарат, необходим за достигане на една и съща дълбочина в суха и мокра проба при еднакъв равномерен натиск.

Машината на Hirschwald е статична, т.е. необходимо е вземане на проба, която да бъде изследвана. Също така е статичен и резецът - въртенето се извършва от пробата. Отчитайки разликата в структурата на скалите, той подчертава необходимостта от съответстващо заточване на режещата част на свредлата - гладко като при нож за по-плътни скали и назъбено за по-едрозърнестите. Идеята е да не се разбиват самите зърна на скалата, а по-скоро да се разруши свързвателят.

Ускоряването на разрушителните процеси при естествените строителни материали, наблюдавано през 60-те и 70-те години на 20. век, допринася за развитието на метода. През последните 50 години са правени редица проучвания и са организирани научни форуми в тази насока. Едно от най-значимите постижения е започналият през 1996 г. European EC Hardrock Project, чиято цел е да конструира нов апарат и да стандартизира метода на изследване. От тогава са създадени няколко разработки за пробивни машини - както немски, така и италиански (фиг. 6).

Фиг. 6. Дрилинг машини
© по Pamplona, M., Kocher, M., Snethlage, R., Barros, L. A. 2007

Методология

Методът намира приложение основно в опазването на архитектурното наследство. Границите му варират от in situ оценка на качеството на камъка (било то от каменна кариера или от паметник) до оценка на степента на разрушаване.

По отношение на метода на измерване, съвременните Tersis и Durabo III S (Германия) машини залагат на същите основни пунктове, както тази на Hirschwald - измерва се времето, за което се достига съответната дълбочина при постоянни натиск и скорост на въртене, докато DMRS (Италия) измерва силата, необходима за проникване в дълбочина при постоянни скорост на въртене и степен на проникване.

Позитивните качества на метода за измерване на устойчивостта на пробиване на скалите са, че на него може да се разчита, чувствителен е и не на последно място (ако не се взима проба) - е микро-деструктивен, позволява изследванията да се правят бързо както в лабораторни, така и в полеви условия (включително и на скеле). Разбира се, като всеки метод, и този има някои недостатъци, които могат да се обобщят като вариации в свредлата (материал и диаметър), износване на режещата им част, проблемите с транспортиране на праха, и невъзможността да се съпоставят устойчивостта на пробиване с твърдостта и здравината.

Разбира се, направени са проучвания, целящи да елиминират донякъде или изцяло недостатъците на метода. Така например е доказано, че диамантните свредла са за предпочитане пред тези с твърдосплавни пластини. По-значителен проблем представлява износването на свредлата, тъй като устойчивостта към пробиване нараства с изтъпяване на режещата част на свредлото, независимо от хомогенността на субстрата. Опитите за корекции в тази насока са базирани на допускането, че износването е константа, от която може да се изведе степента на изтриване. За целта по време на работа с всяко свредло се правят регулярни съпоставяния с калибрационни материали и съответните преизчисления на силата на пробиване, базирани на дължината на пробива и устойчивостта, измерени при първия отвор.

Предложени са различни корекционни уравнения, от които за целите на настоящия проект са от значение тези, направени за Durabo III S:

B_i = B_i' - a . Ö t_i

където B_i е коригираната устойчивост на пробиване в s/mm, B_i' е реално измерената устойчивост, увеличена на практика в резултат от износването на бургията (в s/mm), a е константата на износване (в s/mm s^-0,5), а t_i - времето в s.

Точността на измерването зависи до голяма степен и от диаметъра на използваните свредла, което от своя страна зависи от твърдостта на материала. За да се повиши чувствителността на измерването на по-меки скали например, е по-удачно да се ползват свредели с по-голям диаметър (между 7 и 10 mm).

Трябва да се има предвид обаче разликата в изучаваните in situ субстрати - влажност, нехомогенност и др., т.е. че не е възможно да се правят обобщения и да се търсят съпоставки с други обекти (Pamplona, Kocher, Snethlage, Barros 2007: 665-676).

Заради предимствата на метода "устойчивост на пробиване" спрямо другите известни методи за оценка на твърдостта на камъка (твърдост при надраскване, твърдост при проникване на съчма и твърдост при отскок на чук) той е предложен като референтен метод. Особено е подходящ за оценка на укрепващия ефект върху твърдостта на камъка на различни консолиданти. Провеждат се и изследвания за установяване на корелациинни зависимости между устойчивостта на пробиване и якостта на натиск на камъка.

Приложение

В България към настоящия момент има внесена една машина Durabo III S, с помощта на която са направени съответните замервания на Мадарския конник. Проучването е проведено през 2007 г. от авторите с участие на студенти от катедра "Реставрация" (фиг. 7).

Фиг. 7. Момент от изпитанията за устойчивостта на пробиване на скалата около Мадарския конник
© Фотография: личен архив, проф. В. Тодоров

Направени са 17 проби за устойчивост на скалата в дълбочина. Получените графики са анализирани и обработени с помощта на Excel, като за всяка от пробите е създадена таблица и графика. По този начин получените данни са достъпни както за участниците в екипа, така и извън него. На тяхна основа може да се направи обективна преценка за участъците с по-лабилна структура - както за размерите им, така и за тяхното разпределение (фиг. 8, 9).

Фиг. 8. Резултати от тестовете за устойчивост. Ерозирал повърхностен слой със здрав вътрешен пласт
© Диаграма: проф. д-р инж. В. Тодоров, гл. ас. д-р Красимира Франгова

Фиг. 9. Резултати от тестовете за устойчивост. Проба от участък на повърхността обогатен с CaCO₃ - укрепен по естествен карстов процес
© Диаграма: проф. д-р инж. В. Тодоров, гл. ас. д-р Красимира Франгова

Независимо дали би се възприела някоя от съществуващите системи или ще се разработи нова, отговаряща на местните условия, въвеждането на единна система за документиране на културните паметници на територията на България би спомогнало за по-лесното проследяване на тяхното състояние и на евентуалните промени, които биха възникнали.

ИЗПОЛЗВАНА ЛИТЕРАТУРА

Ball, Young 2000: Ball, J., Young, M. E. Mapping the Decay and Weathering of Stone: A Technique For Te Assessment of Large Numbers of Buildings. // Proceedings of the New Millenium International Forum on Conservation of Cultural Property, 2000.

Glossary 2008: Glossary of Stone Decay Features. Weathering Research Group, School of Geography. 2008. // Queen’s University Belfast <http://www.qub.ac.uk/geomaterials/weathering/alteration.html> (14.04.2009).

Mosaics 2003: Mosaics in Situ Project. Illustrated Glossary. Definitions of Terms Used for the Graphic Documentation of in situ Floor Mosaics. // Getty Conservation Institute and Israel Antiquities Authority, 2003.

Pedeli 2006: Pedeli, C. Compared Illustrated Glossary of the Weathering Effects (for Stone and Related Materials). // In progress for publication, ICCROM Regional Course on Archaeological Conservation, Sirmium 2006.

Heinrichs, Fitzner 1999: Heinrichs, K., Fitzner, B. Comprehensive Characterization and Rating of the Weathering State of Rock Carved Monuments in Petra, Jordan - Weathering Forms, Damage Categories and Damage Index. // Annual of the Department of Antiquities in Jordan, XLIII, 1999.

Fitzner, Heinrichs 1994: Fitzner, B., Heinrichs, K. Damage Diagnosis at Monuments Carved from Bedrocks in Petra, Jordan. // Proceedings of the 3rd International Symposium Stone and Monuments: Methodologies for the Analyses of Weathering and Conservation, 1994.

Fitzner, Kownatzki 1991: Fitzner, B., Kownatzki, R. Bauwerksrestaurierung. Schadensaufnahme an Naturwerksteinen. // Der freiberufliche Restaurator, 1991, 4/90-91.

Pamplona, Kocher, Snethlage, Barros 2007: Pamplona, M., Kocher, M., Snethlage, R., Barros, L. A. Drilling Resistance: Overview and Outlook. // Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft fur Geowissenschaften, 2007, 158/3.

© Валентин Тодоров, Красимира Франгова
=============================
© Електронно издателство LiterNet, 05.06.2009
Културно наследство: образование - наука - опазване, интегрирани в туризма (Heritage: ESPRIT). Под общата редакция на проф. д.а.н. арх. Тодор Кръстев. Варна: LiterNet, 2009